靜壓法預應力管樁在施工中應注意的問題研究

林慧/江西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院

靜壓法預應力管樁在施工中應注意的問題研究

林慧/江西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院

介紹了靜壓樁的優(yōu)缺點，結合分析靜壓樁在施工中的受力情況、擠土變形機理，通過工程實例提出了靜壓樁在施工中存在的問題及解決辦法。

靜壓樁；擠土效應；終壓力；極限承載力，質(zhì)量控制

引言：混凝土預制樁靜壓法施工因其具有噪音低、振動小、施工速度快、工期短、污染小等優(yōu)點，且靜壓樁施工時同時能記錄壓樁力，能夠直觀地反映樁周土的分布和性質(zhì)，所采集的數(shù)據(jù)亦可為估算和驗證樁的極限承載力提供重要參考依據(jù)。同時，選用高強度預應力管樁作為建筑物基礎，具有工藝簡單、質(zhì)量可靠、檢測方便等特點，已廣泛應用于建筑基礎的選型。

一、靜壓樁的優(yōu)缺點

（一）主要優(yōu)點

靜壓樁在施工時具有噪音低、振動小、速度快、無污染的優(yōu)點，適合在城市和其它對噪音、振動有限制要求的工程場地運用，如學校、醫(yī)院、住在區(qū)等；送樁深度比錘擊式樁要深，且送樁后樁身質(zhì)量可靠，無季節(jié)和時間限制，接樁方便。

（二）主要缺點

靜壓樁的施工對場地要求較高，特別是較大噸位的壓樁機，在回填土、淤泥土、積水浸泡過得場地施工會出現(xiàn)機械下陷情況，從而可能會導致樁身彎曲斷裂；同時壓樁機壓樁過程具有擠土效應，對地下管線、周圍建筑和鄰近樁基具有一定的影響。

二、靜壓樁在施工中的質(zhì)量控制

（一）機械下陷

針對某些場地土承載力不滿足壓樁機械著地壓力的情況，施工中宜選取大小適合的壓樁機，使得其著地壓力小于淺層土的承載力；當淺層土承載力不能滿足時，可回填碎石或建筑磚渣土并進行輾壓，以改善淺層土的承載力從而避免發(fā)生壓樁機下陷。

（二）鄰近樁基樁身上浮

在軟土地基或含有較厚淤泥層、粘土層、泥沙土等地層，當靜壓樁施工中，樁與樁周土之間的擠壓作用使得在樁周形成超孔隙水壓力，土體向樁周發(fā)生較大的側向位移和隆起現(xiàn)象，在淤泥層較厚或樁距較小時尤為明顯，從而直接使得鄰近已施工的樁身上浮。如經(jīng)檢測判定樁身上浮影響樁的承載力，在壓樁機未離場的情況下，通常采取復壓是一種有效的補救措施；如果壓樁機已離場，可采用高壓灌注水泥漿補償樁尖與持力層的間隙的方法。

（三）擠土效應

靜壓管樁屬于擠土樁，在沉樁過程中使得下部土體發(fā)生側向移動，地表隆起，必將對已施工完畢的鄰近樁產(chǎn)生徑向壓力以及垂直方向的上拔力，從而可能導致鄰樁彎曲、上浮以及傾斜偏位等一系列后果。如周圍存在建筑物及地下管線，則樁的擠土效應同樣會對他們產(chǎn)生影響。因此，靜壓樁施工過程中的擠土效應這一問題必須給予重視。靜壓樁間距按規(guī)范為3～4d，施工順序為先建筑物中間后周邊，從里向外，若間距不能滿足規(guī)范要求可采取間隔跳打的方法；若壓樁速度太快，可控制并降低壓樁速度，控制好壓樁進度和進尺速度。除此之外還可考慮下列措施：1）預鉆孔沉樁，減少排土量；2）設置應力釋放排水降壓孔若干，內(nèi)填砂袋，或設置塑料排水板；3）加強建筑物和地下管線的監(jiān)測工作。

（四）終壓力與極限承載力的相互關系

工程實例：南昌市某九年制學校項目，與某重點高中僅一墻之隔，基礎采用無噪聲的靜壓式預應力高強混凝土管樁（PHC樁）。樁端持力層為礫砂層，樁徑Φ400，A型，設計樁長16米，十字樁尖。場

地土層從上至下依次為回填砂層、粘土、淤泥質(zhì)土、中砂、礫砂層；預估單樁豎向承載力極限值為2200K N，要求樁端進入吃力層深度不小于1.5米，設計建議終壓力值按樁豎向承載力極限值的1.1倍控制，且復壓3次，穩(wěn)壓壓樁力不得小于終壓力，穩(wěn)壓壓樁的時間宜為5～10s。

此工程靜壓樁在試樁施工過程中，樁尖進入持力層深度不足甚至未進入持力層而達不到設計樁長的要求，而靜壓樁機的瞬間壓力遠超設計要求，終壓力達到1.2～1.3倍的樁豎向承載力極限值，靜載試驗反映亦能滿足設計承載力的要求，根據(jù)試樁情況及時調(diào)整了設計樁長。因此，作為一名結構設計人員便會去思考靜壓樁的終壓力與樁的極限承載力的關系，尤其是終壓力可為估算和驗證樁的極限承載力提供重要參考，既能節(jié)省時間又能節(jié)約造價。

早期，一些工程技術人員對靜壓樁認識不足，認為只要靜壓樁的終壓力值達到設計要求的樁極限承載力即可停止壓樁，造成擅自改變設計要求導致了一些設計承載力不足的工程質(zhì)量事故。

林本海、王離（2004）[1]通過對廣州地區(qū)241根試樁資料進行分析，總結出經(jīng)驗公式：

短樁：6m≤L≤15m，Qu（=0.7～1.0）Pu

中長樁：15m≤L≤23m，Qu=（0.9～1.1）Pu

長樁：L≥23m，Qu（=1.05～1.25）Pu

劉俊龍（2005）[2]根據(jù)266根試樁資料，提出比值Qu/Pu隨樁長的變化規(guī)律并不明顯，持力層為黏土時比值Qu/Pu在0.88～2.57之間，平均值1.69；殘積土時比值Qu/Pu在0.86～2.87之間，平均值1.29；強風化巖層時比值Qu/Pu在0.6～1.22之間，平均值1.0；砂性土時比值Qu/Pu在0.79～1.83之間，平均值1.17；礫砂層時比值Qu/Pu在0.8～1.67之間，平均值1.1。上述研究表明終壓力值與極限承載力之間存在著一定的聯(lián)系，但是比值范圍較大，且極限承載力大于和小于終壓力值的情形都存在，這阻礙了終壓力在估算承載力上的應用。

根據(jù)以往的研究，終壓力和極限承載力之間最大的區(qū)別在于其各自與沉降量之間的相關程度存在差異。通常，在確定極限承載力時要滿足沉降量小于限值，而確定終壓力時卻一般不考慮沉降，對于短樁或有軟弱下臥層的樁往往因沉降量過大而導致靜載試驗確定的極限承載力值小于終壓力值，故而驗證了上述短樁的經(jīng)驗公式。有鑒于此，如若在確定終壓力時考慮沉降位移的大小，可使得終壓力估算極限承載力的可靠度大大提高。

終壓力值在一定程度上確實反映了樁的承載力，兩者之間具有線性關系，因此在設計和施工控制上可以根據(jù)終壓力值選取具有代表性的樁進行靜載試驗。當終壓力值離散型較大時，說明土質(zhì)變化較大，應適當增加試樁數(shù)量；當終壓力值的離散型較小時，則可考慮適當減小試樁數(shù)量。如能充分利用終壓力提供的數(shù)據(jù)信息，即可實現(xiàn)在施工過程中及時調(diào)整樁長，或對部分不滿足設計承載力要求的樁及時進行處理，這樣則可大大提高基樁的可靠性、降低成本、加快進度。

三、結束語

通過以上在施工中靜壓樁經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題的成因分析和解決辦法的探討，說明靜壓樁在工程應用中遇到的問題具有其特殊性，作為設計人員的我們應多從實踐中學習和總結。

[1]林本海，王離.靜壓樁承載性能的分析研究 [J].建筑結構學報，2004，25（3）：120-124.

[2]劉俊龍。靜力法沉樁的壓樁力與樁的極限承載力 [J].工業(yè)建筑，2005，35（3）：64-68.

[3]10G409，預應力混凝土管樁[S]. [4]JGJ94-2008，建筑樁基技術規(guī)范[S].